環(huán)境信息系統(tǒng)開發(fā)的數(shù)據(jù)庫基礎 第1講 數(shù)據(jù)庫概論

環(huán)境信息系統(tǒng)開發(fā)的數(shù)據(jù)庫基礎南京信息工程大學

環(huán)境科學與工程學院環(huán)境科學\大氣環(huán)境專業(yè)必修課程李鳳英關于數(shù)據(jù)庫3分技術7分管理12分數(shù)據(jù)基礎第1講數(shù)據(jù)庫概論第2講

環(huán)境數(shù)據(jù)獲取第3講

環(huán)境數(shù)據(jù)組織與管理第1講數(shù)據(jù)庫概論一、四個基本概念二、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的要求三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構四、數(shù)據(jù)模型五、ACCESS關系數(shù)據(jù)庫簡介

第一節(jié)環(huán)境信息的數(shù)據(jù)庫基礎

一、四個基本概念數(shù)據(jù)(Data)數(shù)據(jù)庫(Database)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)1、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(Data)是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象數(shù)據(jù)的定義描述事物的符號記錄數(shù)據(jù)的種類文字、圖形、圖象、聲音數(shù)據(jù)的特點數(shù)據(jù)與其語義是不可分的數(shù)據(jù)舉例學生檔案中的學生記錄（李明，男，1972，江蘇，計算機系，1990）數(shù)據(jù)的解釋語義：學生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在系別、入學時間解釋：李明是個大學生，1972年出生，江蘇人，1990年考入計算機系2、數(shù)據(jù)庫（舉例）2、數(shù)據(jù)庫(續(xù))

人們收集并抽取出一個應用所需要的大量數(shù)據(jù)之后，應將其保存起來以供進一步加工處理，進一步抽取有用信息數(shù)據(jù)庫的定義數(shù)據(jù)庫(Database,簡稱DB)是長期儲存在計算機內、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)集合2、數(shù)據(jù)庫(續(xù))數(shù)據(jù)庫的基本特征永久存儲有組織可共享3、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)什么是DBMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem，簡稱DBMS）是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。DBMS的用途科學地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護數(shù)據(jù)DBMS的主要功能數(shù)據(jù)定義功能

提供數(shù)據(jù)定義語言(DDL)

定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)操縱功能:提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML)

操縱數(shù)據(jù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作

(查詢、插入、刪除和修改)DBMS的主要功能數(shù)據(jù)庫的運行管理

保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、 多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用 發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能(實用程序)

數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載 數(shù)據(jù)庫轉儲 介質故障恢復 數(shù)據(jù)庫的重組織 性能監(jiān)視等4、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DatabaseSystem，簡稱DBS）是指在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構成。在不引起混淆的情況下常常把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡稱為數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構成由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員（和用戶）構成。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(續(xù))特點數(shù)據(jù)的管理者：DBMS數(shù)據(jù)面向的對象：現(xiàn)實世界 數(shù)據(jù)的共享程度：共享性高 數(shù)據(jù)的獨立性：高度的物理獨立性和一定的邏輯獨立性 數(shù)據(jù)的結構化：整體結構化數(shù)據(jù)控制能力：DBMS統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構成圖示二、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的要求數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理員（用戶）硬件軟件人員1、硬件平臺及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對硬件資源的要求(1)足夠大的內存操作系統(tǒng)DBMS的核心模塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)應用程序數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對硬件資源的要求(2)足夠大的外存磁盤操作系統(tǒng)DBMS應用程序數(shù)據(jù)庫及其備份光盤、磁帶、軟盤數(shù)據(jù)備份(3)較高的通道能力，提高數(shù)據(jù)傳送率2、軟件DBMS操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫接口的高級語言及其編譯系統(tǒng)以DBMS為核心的應用開發(fā)工具為特定應用環(huán)境開發(fā)的數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)應用程序與數(shù)據(jù)的對應關系(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))DBMS應用程序1應用程序2數(shù)據(jù)庫…3、人員數(shù)據(jù)庫管理員系統(tǒng)分析員數(shù)據(jù)庫設計人員應用程序員(最終用戶)（1）數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)決定數(shù)據(jù)庫中的信息內容和結構決定數(shù)據(jù)庫的存儲結構和存取策略定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性約束條件數(shù)據(jù)庫管理員(續(xù))監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的使用和運行周期性轉儲數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)文件日志文件系統(tǒng)故障恢復介質故障恢復監(jiān)視審計文件數(shù)據(jù)庫管理員(續(xù))數(shù)據(jù)庫的改進和重組性能監(jiān)控和調優(yōu)數(shù)據(jù)重組數(shù)據(jù)庫重構（2）系統(tǒng)分析員負責應用系統(tǒng)的需求分析和規(guī)范說明與用戶及DBA協(xié)商，確定系統(tǒng)的硬軟件配置參與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概要設計（3）數(shù)據(jù)庫設計人員參加用戶需求調查和系統(tǒng)分析確定數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)設計數(shù)據(jù)庫各級模式（4）應用程序員設計和編寫應用系統(tǒng)的程序模塊進行調試和安裝（5）用戶偶然用戶企業(yè)或組織機構的高中級管理人員簡單用戶銀行的職員、機票預定人員、旅館總臺服務員三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系結構（從數(shù)據(jù)庫最終用戶角度看）單用戶結構主從式結構分布式結構客戶/服務器結構瀏覽器/應用服務器/數(shù)據(jù)庫服務器結構1.單用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（本地數(shù)據(jù)庫）整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(應用程序、DBMS、數(shù)據(jù))裝在一臺計算機上，為一個用戶獨占，不同機器之間不能共享數(shù)據(jù)。早期的最簡單的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2.主從式結構的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一個主機帶多個終端的多用戶結構數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，包括應用程序、DBMS、數(shù)據(jù)，都集中存放在主機上，所有處理任務都由主機來完成各個用戶通過主機的終端并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫，共享數(shù)據(jù)資源主從式結構的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主機終端主從式結構的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(續(xù)）優(yōu)點易于管理、控制與維護。缺點當終端用戶數(shù)目增加到一定程度后，主機的任務會過分繁重，成為瓶頸，使系統(tǒng)性能下降。系統(tǒng)的可靠性依賴主機,當主機出現(xiàn)故障時，整個系統(tǒng)都不能使用。3.分布式結構的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在邏輯上是一個整體，但物理地分布在計算機網(wǎng)絡的不同結點上。網(wǎng)絡中的每個結點都可以獨立處理本地數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行局部應用同時也可以同時存取和處理多個異地數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行全局應用分布式結構的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（續(xù)）優(yōu)點適應了地理上分散的公司、團體和組織對于數(shù)據(jù)庫應用的需求。缺點數(shù)據(jù)的分布存放給數(shù)據(jù)的處理、管理與維護帶來困難。當用戶需要經(jīng)常訪問遠程數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)效率會明顯地受到網(wǎng)絡傳輸?shù)闹萍s。4．客戶／服務器結構的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)把DBMS功能和應用分開網(wǎng)絡中某個（些）結點上的計算機專門用于執(zhí)行DBMS功能，稱為數(shù)據(jù)庫服務器，簡稱服務器其他結點上的計算機安裝DBMS的外圍應用開發(fā)工具，用戶的應用系統(tǒng)，稱為客戶機客戶／服務器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的種類集中的服務器結構一臺數(shù)據(jù)庫服務器，多臺客戶機分布的服務器結構在網(wǎng)絡中有多臺數(shù)據(jù)庫服務器分布的服務器結構是客戶／服務器與分布式數(shù)據(jù)庫的結合客戶／服務器結構的優(yōu)點客戶端的用戶請求被傳送到數(shù)據(jù)庫服務器，數(shù)據(jù)庫服務器進行處理后，只將結果返回給用戶，從而顯著減少了數(shù)據(jù)傳輸量數(shù)據(jù)庫更加開放客戶與服務器一般都能在多種不同的硬件和軟件平臺上運行可以使用不同廠商的數(shù)據(jù)庫應用開發(fā)工具客戶／服務器結構的缺點“胖客戶”問題：系統(tǒng)安裝復雜，工作量大。應用維護困難，難于保密，造成安全性差。相同的應用程序要重復安裝在每一臺客戶機上，從系統(tǒng)總體來看，大大浪費了系統(tǒng)資源。瀏覽器/應用服務器/數(shù)據(jù)庫服務器結構客戶端：瀏覽器軟件、用戶界面瀏覽器的界面統(tǒng)一，廣大用戶容易掌握大大減少了培訓時間與費用。服務器端分為兩部分（一是Web服務器、應用服務器，二是數(shù)據(jù)庫服務器等）大大減少了系統(tǒng)開發(fā)和維護代價能夠支持數(shù)萬甚至更多的用戶四、數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。通俗地講數(shù)據(jù)模型就是現(xiàn)實世界的模擬數(shù)據(jù)模型應滿足三方面要求能比較真實地模擬現(xiàn)實世界容易為人所理解便于在計算機上實現(xiàn)數(shù)據(jù)模型(續(xù))數(shù)據(jù)模型分成兩個不同的層次(1)概念模型也稱信息模型，它是按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模。(2)數(shù)據(jù)模型主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關系模型等，它是按計算機系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模。數(shù)據(jù)模型(續(xù))數(shù)據(jù)模型(續(xù))客觀對象的抽象過程---兩步抽象現(xiàn)實世界中的客觀對象抽象為概念模型；把概念模型轉換為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。概念模型是現(xiàn)實世界到機器世界的一個中間層次。1.概念模型概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模是現(xiàn)實世界到機器世界的一個中間層次是數(shù)據(jù)庫設計的有力工具數(shù)據(jù)庫設計人員和用戶之間進行交流的語言對概念模型的基本要求較強的語義表達能力，能夠方便、直接地表達應用中的各種語義知識簡單、清晰、易于用戶理解。2.信息世界中的基本概念(1)實體（Entity）客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體?？梢允蔷唧w的人、事、物或抽象的概念。例如：一個學生、一個部門、一門課、學生的一次選課、老師與系的工作關系(2)屬性（Attribute）實體所具有的某一特性稱為屬性。一個實體可以由若干個屬性來刻畫。

例如：學生實體可以由學號、姓名、性別、出生年份、系、入學時間等屬性組成。(3)碼（Key）唯一標識實體的屬性集稱為碼。例如：學號是學生實體的碼。信息世界中的基本概念(續(xù))(4)域（Domain）

屬性的取值范圍稱為該屬性的域。(5)實體型（EntityType）

用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體稱為實體型例如：學生（學號、姓名、性別、出生年份、系、入學時間）。(6)實體集（EntitySet）

同型實體的集合稱為實體集例如：全體學生就是一個實體集。信息世界中的基本概念(續(xù))(7)聯(lián)系（Relationship）現(xiàn)實世界中事物內部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界中反映為實體內部的聯(lián)系和實體之間的聯(lián)系兩個實體型間聯(lián)系可以分為三類：一對一聯(lián)系（1:1）一對多聯(lián)系（1:n）多對多聯(lián)系（m:n）

兩個實體型間的聯(lián)系實體型1聯(lián)系名實體型2111:1聯(lián)系實體型1聯(lián)系名實體型2mnm:n聯(lián)系實體型1聯(lián)系名實體型21n1:n聯(lián)系兩個實體型間的聯(lián)系一對一聯(lián)系如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中至多有一個實體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集A與實體集B具有一對一聯(lián)系。記為1:1。實例班級與班長之間的聯(lián)系：一個班級只有一個正班長一個班長只在一個班中任職兩個實體型間的聯(lián)系(續(xù))一對多聯(lián)系如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B有一對多聯(lián)系，記為1:n實例班級與學生之間的聯(lián)系：一個班級中有若干名學生，每個學生只在一個班級中學習兩個實體型間的聯(lián)系(續(xù))多對多聯(lián)系（m:n）如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中也有m個實體（m≥0）與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體B具有多對多聯(lián)系。記為m:n實例課程與學生之間的聯(lián)系：一門課程同時有若干個學生選修一個學生可以同時選修多門課程多個實體型間的聯(lián)系(續(xù))多個實體型間的一對一聯(lián)系多個實體型間的一對多聯(lián)系若實體集E1，E2，...，En存在聯(lián)系，對于實體集Ej（j=1，2，...，i-1，i+1，...，n）中的給定實體，最多只和Ei中的一個實體相聯(lián)系，則我們說Ei與E1，E2，...，Ei-1，Ei+1，...，En之間的聯(lián)系是一對多的。多個實體型間的多對多聯(lián)系多個實體型間的聯(lián)系(續(xù))多個實體型間的一對多聯(lián)系的實例

課程、教師與參考書三個實體型如果一門課程可以有若干個教師講授，使用若干本參考書，每一個教師只講授一門課程，每一本參考書只供一門課程使用課程與教師、參考書之間的聯(lián)系是一對多的同一實體集內各實體間的聯(lián)系一對一聯(lián)系一對多聯(lián)系實例

職工實體集內部具有領導與被領導的聯(lián)系某一職工（干部）“領導”若干名職工一個職工僅被另外一個職工直接領導這是一對多的聯(lián)系多對多聯(lián)系3.概念模型的表示方法概念模型的表示方法很多實體－聯(lián)系方法(E-R方法，也稱為E-R模型)用E-R圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型E-R圖實體型用矩形表示，矩形框內寫明實體名。學生教師E-R圖(續(xù))屬性用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應的實體連接起來學生學號年齡性別姓名E-R圖(續(xù))聯(lián)系聯(lián)系本身：用菱形表示，菱形框內寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關實體連接起來，同時在無向邊旁標上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實體型，也可以有屬性。如果一個聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來

聯(lián)系的表示方法實體型1聯(lián)系名實體型2111:1聯(lián)系實體型1聯(lián)系名實體型2mnm:n聯(lián)系實體型1聯(lián)系名實體型21n1:n聯(lián)系聯(lián)系的表示方法(續(xù))實體型1聯(lián)系名mn同一實體型內部的m:n聯(lián)系實體型1聯(lián)系名實體型21m多個實體型間的1:n聯(lián)系實體型3n聯(lián)系的表示方法示例班級班級-班長班長111:1聯(lián)系課程選修學生mnm:n聯(lián)系班級組成學生1n1:n聯(lián)系聯(lián)系的表示方法示例(續(xù))職工領導1n同一實體型內部的1:n聯(lián)系課程講授教師1m多個實體型間的1:n聯(lián)系參考書n聯(lián)系屬性的表示方法課程選修學生mn成績E-R圖實例：

某工廠物資管理E-R圖例：為倉庫管理設計一個ER模型。

倉庫主要管理零件的采購和供應等事項。倉庫根據(jù)需要向外面供應商訂購零件，而許多工程項目需要倉庫提供零件。E-R圖實例：

某工廠物資管理E-R圖ER圖建立過程如下：Step1首先確定實體類型。倉庫主要管理零件的采購和供應等事項。倉庫根據(jù)需要向外面供應商訂購零件，而許多工程項目需要倉庫提供零件。本問題有三個實體類型：工程項目proJect，零件Part，供應商Supplier

。E-R圖實例：

某工廠物資管理E-R圖Step2確定聯(lián)系類型。

proJect

和Part之間是M:N聯(lián)系，命名為J_P

Part和Supplier之間也是M:N聯(lián)系，命名為P_S.E-R圖實例：

某工廠物資管理E-R圖Step3把實體類型和聯(lián)系類型組合成ER圖。E-R圖實例：

某工廠物資管理E-R圖Step4確定實體類型和聯(lián)系類型的屬性。Step5確定實體類型的關鍵碼，在ER圖中屬于碼的屬性名下畫一條橫線。

ER模型-總結優(yōu)點簡單，容易理解，真實反應用戶需求；與計算機無關，用戶容易接受。遇到實際問題一般先設計一個ER模型，然后把ER模型轉換成計算機能實現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型——邏輯數(shù)據(jù)模型。4數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)的約束條件（1）數(shù)據(jù)結構什么是數(shù)據(jù)結構對象類型的集合兩類對象與數(shù)據(jù)類型、內容、性質有關的對象與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關的對象數(shù)據(jù)結構是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述（2）數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作對數(shù)據(jù)庫中各種對象（型）的實例（值）允許執(zhí)行的操作及有關的操作規(guī)則數(shù)據(jù)操作的類型檢索更新（包括插入、刪除、修改）

數(shù)據(jù)操作(續(xù))數(shù)據(jù)模型對操作的定義操作的確切含義操作符號操作規(guī)則（如優(yōu)先級）實現(xiàn)操作的語言數(shù)據(jù)操作是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。（3）數(shù)據(jù)的約束條件一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和儲存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。

數(shù)據(jù)的約束條件(續(xù))數(shù)據(jù)模型對約束條件的定義反映和規(guī)定本數(shù)據(jù)模型必須遵守的基本的通用的完整性約束條件。例如在關系模型中，任何關系必須滿足實體完整性和參照完整性兩個條件。提供定義完整性約束條件的機制，以反映具體應用所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件。實體完整性規(guī)則：若屬性（指一個活一組屬性）A是基本關系R的主屬性，則A不能取空值參照完整性規(guī)則：若屬性（或屬性組）F是基本關系R的外碼，它與基本關系S的主碼Ks相對應（基本關系R和S不一定是不同的關系），則對于R中每個元組在F上的值必須為：或者取空值（F的每個屬性值均為空值）或者等于S中某個元組的主碼值5常用數(shù)據(jù)模型非關系模型（格式化模型）層次模型（HierarchicalModel）網(wǎng)狀模型(NetworkModel)數(shù)據(jù)結構：以基本層次聯(lián)系為基本單位

基本層次聯(lián)系：兩個記錄以及它們之間的一對多（包括一對一)的聯(lián)系常用數(shù)據(jù)模型(續(xù))關系模型(RelationalModel)數(shù)據(jù)結構：表面向對象模型(ObjectOrientedModel）數(shù)據(jù)結構：對象6層次模型層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操縱層次數(shù)據(jù)模型的完整性約束層次數(shù)據(jù)模型的存儲結構層次數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點典型的層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（1）層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構層次模型滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型。有且只有一個結點沒有雙親結點，這個結點稱為根結點根以外的其它結點有且只有一個雙親結點層次模型中的幾個術語根結點，雙親結點，兄弟結點，葉結點

Ｒ1

根結點

Ｒ2

兄弟結點

Ｒ3

葉結點

Ｒ4

兄弟結點

Ｒ5

葉結點

葉結點一個層次模型的示例層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）表示方法實體型：用記錄類型描述。每個結點表示一個記錄類型。屬性：用字段描述。每個記錄類型可包含若干個字段。聯(lián)系：用結點之間的連線表示記錄（類）型之間的

一對多的聯(lián)系實例：教員-學生數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）教師學生數(shù)據(jù)庫模型層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）特點結點的雙親是唯一的只能直接處理一對多的實體聯(lián)系每個記錄類型定義一個排序字段，也稱為碼字段任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）多對多聯(lián)系在層次模型中的表示用層次模型間接表示多對多聯(lián)系方法將多對多聯(lián)系分解成一對多聯(lián)系分解方法冗余結點法虛擬結點法（2）層次模型的數(shù)據(jù)操縱

查詢插入刪除更新（3）層次模型的完整性約束無相應的雙親結點值就不能插入子女結點值如果刪除雙親結點值，則相應的子女結點值也被同時刪除更新操作時，應更新所有相應記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性（4）層次數(shù)據(jù)模型的存儲結構鄰接法按照層次樹前序遍歷的順序把所有記錄值依次鄰接存放，即通過物理空間的位置相鄰來實現(xiàn)層次順序鏈接法用指引元來反映數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系子女－兄弟鏈接法層次序列鏈接法（5）層次模型的優(yōu)缺點優(yōu)點層次數(shù)據(jù)模型簡單，對具有一對多的層次關系的部門描述自然、直觀，容易理解性能優(yōu)于關系模型，不低于網(wǎng)狀模型層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持缺點多對多聯(lián)系表示不自然對插入和刪除操作的限制多查詢子女結點必須通過雙親結點層次命令趨于程序化（6）典型的層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)IMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)第一個大型商用DBMS1968年推出IBM公司研制7網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操縱網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結構網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（1）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構網(wǎng)狀模型滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為網(wǎng)狀模型。1.允許一個以上的結點無雙親；2.一個結點可以有多于一個的雙親。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構

Ｒ1

Ｒ2

R3L1L2

R1

R2L3L1L2

R3L4

R4

R5

網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）表示方法（與層次數(shù)據(jù)模型相同）實體型：用記錄類型描述。每個結點表示一個記錄類型。屬性：用字段描述。每個記錄類型可包含若干個字段。聯(lián)系：用結點之間的連線表示記錄（類）型之間的一對多的父子聯(lián)系。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）特點只能直接處理一對多的實體聯(lián)系每個記錄類型定義一個排序字段，也稱為碼字段任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）網(wǎng)狀模型與層次模型的區(qū)別網(wǎng)狀模型允許多個結點沒有雙親結點網(wǎng)狀模型允許結點有多個雙親結點網(wǎng)狀模型允許兩個結點之間有多種聯(lián)系網(wǎng)狀模型可以更直接地去描述現(xiàn)實世界層次模型實際上是網(wǎng)狀模型的一個特例網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）

Ｒ1

Ｒ2

R3L1L2

R1

R2L3L1L2

R3L4

R4

R5

網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）

Ｒ1

L1L2

R2網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）學生宿舍學生教研室系教師網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）父母人子女樹種植砍伐養(yǎng)育贍養(yǎng)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）多對多聯(lián)系在網(wǎng)狀模型中的表示用網(wǎng)狀模型間接表示多對多聯(lián)系方法將多對多聯(lián)系直接分解成一對多聯(lián)系（2）網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操縱查詢插入刪除更新（3）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（如DBTG）對數(shù)據(jù)操縱加了一些限制，提供了一定的完整性約束碼雙親結點與子女結點之間是一對多聯(lián)系屬籍類別加入類別(自動的，手工的)移出類別(固定的，必須的，隨意的)（3）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束完整性約束條件允許插入尚未確定雙親結點值的子女結點值允許只刪除雙親結點值（4）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結構關鍵實現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系常用方法單向鏈接雙向鏈接環(huán)狀鏈接向首鏈接（5）網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點優(yōu)點能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，一個結點可以有多個雙親具有良好的性能，存取效率較高缺點結構比較復雜，而且隨著應用環(huán)境的擴大，數(shù)據(jù)庫的結構就變得越來越復雜，不利于最終用戶掌握DDL、DML語言復雜，用戶不容易使用（6）典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)DBTG系統(tǒng)，亦稱CODASYL系統(tǒng)由DBTG提出的一個系統(tǒng)方案奠定了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念、方法和技術70年代推出實際系統(tǒng)CullinetSoftwareInc.公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGE8關系模型關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構關系數(shù)據(jù)模型的操縱關系數(shù)據(jù)模型的完整性約束關系數(shù)據(jù)模型的存儲結構關系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點典型的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關系模型最重要的一種數(shù)據(jù)模型。也是目前主要采用的數(shù)據(jù)模型1970年由美國IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd提出關系模型的基本概念主要特征是用二維表格表達實體集。與前兩種模型相比，數(shù)據(jù)結構簡單，容易為初學者理解。關系模型的基本概念關系模型是由若干個關系模式組成的集合。關系模式相當于前面提到的記錄類型，它的實例稱為關系。每個關系實際上是一張二維表格。PART模式 （P#，PNAME，COLOR，WEIGHT）PROJECT模式 （J#，JNAME，DATE）SUPPLIER模式 （S#，SNAME，SADDR）P_P模式 （J#，P#，TOTAL）P_S模式 （P#，S#，QUANTITY）關系模型的基本概念關系（Relation）一個關系對應通常說的一張表。元組（Tuple）表中的一行即為一個元組。屬性（Attribute）表中的一列即為一個屬性，給每一個屬性起一個名稱即屬性名。關系模型的基本概念主碼（Key）表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組。域（Domain）屬性的取值范圍。分量元組中的一個屬性值。關系模式對關系的描述關系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）學生（學號，姓名，年齡，性別，系，年級）關系模型的基本概念模式（Schema）數(shù)據(jù)庫邏輯結構和特征的描述是“型”的描述反映的是數(shù)據(jù)的結構及其聯(lián)系模式是相對穩(wěn)定的模式的一個實例（Instance）模式的一個具體值反映數(shù)據(jù)庫某一時刻的狀態(tài)同一個模式可以有很多實例實例隨數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的更新而變動模式的一組實例稱為“關系”關系模型的基本概念100S2P4BEIJINGFADCS2300S2P3SHANGHAIPICCS1150S1P2SADDRSNAMES#200S2P2SUPPLIER關系100S1P191-3JCJ3QUANTITYS#P#90.5JBJ2P_S關系89.1JAJ118P3J1DATEJNAMEJ#25P3J2PROJECT關系65P2J119REDSCREWP46P3J312REDNUTP315P2J217GREENBOLTP250P1J114BLUESCREWP1TOTALP#J#WEIGHTCOLORPNAMEP#P_P關系PART關系100S2P4BEIJINGFADCS2300S2P3SHANGHAIPICCS1150S1P2SADDRSNAMES#200S2P2SUPPLIER關系100S1P191-3JCJ3QUANTITYS#P#90.5JBJ2P_S關系89.1JAJ118P3J1DATEJNAMEJ#25P3J2PROJECT關系65P2J119REDSCREWP46P3J312REDNUTP315P2J217GREENBOLTP250P1J114BLUESCREWP1TOTALP#J#WEIGHTCOLORPNAMEP#P_P關系PART關系（1）關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構單一的數(shù)據(jù)結構----關系現(xiàn)實世界的實體以及實體間的各種聯(lián)系均用關系來表示數(shù)據(jù)的邏輯結構----二維表從用戶角度，關系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結構是一張二維表。關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）實體及實體間的聯(lián)系的表示方法實體型：直接用關系（表）表示。屬性：用屬性名表示。一對一聯(lián)系：隱含在實體對應的關系中。一對多聯(lián)系：隱含在實體對應的關系中。多對多聯(lián)系：直接用關系表示。關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）例1學生、系、系與學生之間的一對多聯(lián)系：學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級）系(系號，系名，辦公地點)例2系、系主任、系與系主任間的一對一聯(lián)系關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）例3學生、課程、學生與課程之間的多對多聯(lián)系：

學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級）課程（課程號，課程名，學分）選修（學號，課程號，成績）關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）關系必須是規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件最基本的規(guī)范條件：關系的每一個分量必須是一個不可分的數(shù)據(jù)項。關系模型和一般表格術語對比關系模型術語一般表格術語關系名表名關系模式表頭（表格的描述）關系（一張）二維表元組記錄或行屬性列屬性名列名屬性值列值分量一條記錄中的一個列值非規(guī)范關系表中有表（大表中嵌有小表）（2）關系模型的數(shù)據(jù)操縱查詢、插入、刪除、更新數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對象和操作結果都是關系，即若干元組的集合存取路徑對用戶隱蔽，用戶只要指出“干什么”，不必詳細說明“怎么干”（3）關系模型的完整性約束實體完整性參照完整性用戶定義的完整性（4）關系數(shù)據(jù)模型的存儲結構表以文件形式存儲有的DBMS一個表對應一個操作系統(tǒng)文件有的DBMS自己設計文件結構（5）關系模型的優(yōu)缺點優(yōu)點建立在嚴格的數(shù)學概念的基礎上把表格看作集合，集合論、數(shù)理邏輯的應用概念單一，數(shù)據(jù)結構簡單、清晰，用戶易懂易用實體和各類聯(lián)系都用關系來表示；用關鍵碼導航數(shù)據(jù)；對數(shù)據(jù)的檢索結果也是關系。關系模型的存取路徑對用戶隱蔽具有更高的數(shù)據(jù)獨立性，更好的安全保密性簡化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)建立的工作關系模型的優(yōu)缺點（續(xù)）缺點存取路徑對用戶透明導致查詢效率往往不如非關系數(shù)據(jù)模型為提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優(yōu)化增加了開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的難度（6）典型的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)ACCESSORACLESYBASEINFORMIXDB/2COBASEPBASEEasyBaseDM/2OpenBaseSQLServer五、ACCESS關系數(shù)據(jù)庫簡介Access2003概述創(chuàng)建和使用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫表的建立輸入和維護數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)表的關聯(lián)Access2003數(shù)據(jù)庫設計數(shù)據(jù)庫的管理和安全小結5.1Access2003概述

Access是微軟公司推出的基于Windows的桌面關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(RDBMS)，是Office系列應用軟件之一。它提供了表、查詢、窗體、報表、頁、宏、模塊7種用來建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的對象；提供了多種向導、生成器、模板，把數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢、界面設計、報表生成等操作規(guī)范化；為建立功能完善的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了方便，也使得普通用戶不必編寫代碼，就可以完成大部分數(shù)據(jù)管理的任務。Access2003概述Access2003的功能Access2003數(shù)據(jù)庫對象Access2003開發(fā)環(huán)境Access2003的功能組織數(shù)據(jù)建立查詢設計窗體輸出報表建立數(shù)據(jù)共享機制建立超鏈接建立應用系統(tǒng)表(Table)查詢(Query)窗體(Form)報表(Report)宏(Macro)模塊(Module)Access2003數(shù)據(jù)庫對象Access系統(tǒng)界面Access2003的主窗口（1）菜單欄（2）工具條Access2003開發(fā)環(huán)境Access2003主窗口數(shù)據(jù)庫窗口（1）工具條（2）對象欄（3）對象列表Access2003開發(fā)環(huán)境數(shù)據(jù)庫窗口5.2創(chuàng)建和使用數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫的打開、轉換和關閉5.2創(chuàng)建和使用數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫（1）執(zhí)行“文件”→“新建”命令，Access2003主窗口的右側顯示““新建文件”任務面板”。（2）在“新建文件”面板上，選擇“新建”中的“空數(shù)據(jù)庫”，打開“文件新建數(shù)據(jù)庫”對話框中?！靶陆ㄎ募比蝿彰姘?.2創(chuàng)建和使用數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫（3）在對話框中輸入保存文件的位置，輸入要創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫名稱，如“教學管理系統(tǒng)”（系統(tǒng)自動在該名稱后加“.mdb”），然后單擊“創(chuàng)建”按鈕，系統(tǒng)出現(xiàn)如圖所示的“數(shù)據(jù)庫”窗口，空數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建完成。接著可創(chuàng)建該數(shù)據(jù)庫的表、窗體等其他對象?！敖虒W管理系統(tǒng)”數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建后的界面5.2創(chuàng)建和使用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫的打開、轉換和關閉打開數(shù)據(jù)庫轉換數(shù)據(jù)庫退出數(shù)據(jù)庫“打開”對話框數(shù)據(jù)庫的打開方式“轉換/打開數(shù)據(jù)庫”對話框5.3數(shù)據(jù)庫表的建立數(shù)據(jù)表“設計”視圖創(chuàng)建表的結構數(shù)據(jù)表結構的修改定義主鍵為需要的字段建立索引5.3數(shù)據(jù)庫表的建立數(shù)據(jù)表“設計”視圖步驟如下：（1）切換到數(shù)據(jù)庫窗口；（2）單擊“表”對象，選中“使用設計器創(chuàng)建表”，再單擊“設計”按鈕（）打開如圖的表設計視圖。表設計視圖5.3數(shù)據(jù)庫表的建立數(shù)據(jù)表“設計”視圖（3）逐個定義表中的每個字段，包括名稱、數(shù)據(jù)類型和說明。（4）輸入已定義的每個字段的其他屬性，例如：單擊“常規(guī)”選項卡中的“字段大小”文本框，輸入“6”；單擊“必填字段”文本框，在下拉列表框中選“是”，系統(tǒng)顯示的“表設計視圖”如圖所示。關于表的字段的名稱、類型和屬性等說明見下文“創(chuàng)建表的結構”。（5）保存所做結果即可。5.3數(shù)據(jù)庫表的建立創(chuàng)建表的結構建立和命名字段指定字段的數(shù)據(jù)類型使用字段說明設置字段屬性數(shù)據(jù)類型可存儲的數(shù)據(jù)大小文本文字、數(shù)字型字符最多存儲255個字符備注文字、數(shù)字型字符最多存儲65535個字符數(shù)字數(shù)值1、2、4或8字節(jié)日期/時間日期時間值8字節(jié)貨幣貨幣值8字節(jié)自動編號順序號或隨機數(shù)4字節(jié)是/否邏輯值1位OLE對象圖象、圖表、聲音等最大為1G字節(jié)超(級)鏈接作為超(級)鏈接地址的文本最大為2048×3個字符查閱向導從列表框或組合框中選擇的文本或數(shù)值4個字節(jié)字段的數(shù)據(jù)類型5.3數(shù)據(jù)庫表的建立學生信息表的結構建立步驟：設計表的結構如表按表所示的要求，在如圖所示的“表設計視圖”中完成所有字段的定義字段名稱字段類型字段含義StuID文本(6)學生學號StuName文本(10)學生姓名StuSex文本(2)學生性別StuBirthDate日期/時間學生出生日期StuClass文本(20)學生所在班級StuFrom文本(20)學生來源StuTel文本(20)學生聯(lián)系電話StuMem備注學生備注學生信息表結構（StuInfo）5.3數(shù)據(jù)庫表的建立執(zhí)行“文件”→“保存”命令，在彈出的“另存為”對話框中輸入表名“StuInfo”，再按“確定”按鈕，系統(tǒng)彈出創(chuàng)建主鍵提示框

學生信息表的結構數(shù)據(jù)表結構的修改添加新字段刪除字段更改字段名稱移動字段位置更改字段的數(shù)據(jù)類型5.3數(shù)據(jù)庫表的建立設計視圖中的快捷菜單定義主鍵主鍵的分類

“自動編號”主鍵單字段主鍵多字段主鍵主鍵的設置選中字段，單擊鼠標右鍵，在出現(xiàn)的快捷菜單中選擇“主鍵”命令；或者單擊工具欄上的“主鍵”按鈕（）；或者執(zhí)行“編輯”→“主鍵”命令均可。主鍵的刪除5.3數(shù)據(jù)庫表的建立為需要的字段建立索引創(chuàng)建單字段索引在“設計”視圖中打開相應的表，如“學生信息表”。在窗口上部，單擊要為其創(chuàng)建索引的字段，如“學生來源（StuFrom）”。在窗口下部，單擊“索引”屬性框，然后選擇“有(有重復)”或“有(無重復)”5.3數(shù)據(jù)庫表的建立創(chuàng)建多字段索引

單擊工具欄上的“索引”按鈕，屏幕顯示“索引”對話框。在該“索引”對話框中列出了已經(jīng)建立的索引，還可以建立其它新的索引。在“索引名稱”列的第一個空白行鍵入索引名稱。索引名稱可以使用索引字段的名稱之一，也可以使用其他合適的名稱。在“字段名稱”列中，單擊箭頭，選擇索引的第一個字段，在“字段名稱”列的下一行，選擇索引的第二個字段，重復該步驟直到選擇了應包含在索引中的所有字段為止。5.3數(shù)據(jù)庫表的建立創(chuàng)建多字段索引的對話框輸入數(shù)據(jù)增加、刪除和修改數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表視圖的操作和格式5.4輸入和維護數(shù)據(jù)記錄5.4輸入和維護數(shù)據(jù)記錄輸入數(shù)據(jù)一般數(shù)據(jù)類型(如“文本”型)字段的輸入“備注”型數(shù)據(jù)的輸入“OLE對象”型數(shù)據(jù)的輸入“超鏈接”型數(shù)據(jù)的輸入添加新記錄插入OLE對象插入超鏈接增加、刪除和修改數(shù)據(jù)增加數(shù)據(jù)記錄刪除數(shù)據(jù)記錄修改數(shù)據(jù)記錄5.4輸入和維護數(shù)據(jù)記錄5.4輸入和維護數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)表視圖的操作和格式調整字段寬度隱藏列凍結列記錄的排序記錄的篩選改變數(shù)據(jù)字體撤消隱藏列5.5數(shù)據(jù)表的關聯(lián)定義表間的關系編輯已有的關系刪除關系查看已有的關系5.5數(shù)據(jù)表的關聯(lián)定義表間的關系在數(shù)據(jù)庫窗體中，選擇“工具”菜單中的“關系”選項。若數(shù)據(jù)庫中沒定義任何關系，則會自動顯示“顯示表”對話框選中“顯示表”對話框中列出的三個表：學生信息表（表名：StuInfo）、課程信息表（表名：CourInfo）和學生成績表（表名：StuScore）；然后單擊“添加”按鈕，則三個表都出現(xiàn)在“關系”設計窗口?！帮@示表”對話框“關系”設計窗口5.5數(shù)據(jù)表的關聯(lián)單擊“顯示表”中的“關閉”按鈕，關閉，“顯示表”對話框從“關系”設計窗口中看到，表的主鍵以粗體文本顯示。檢查“編輯關系”對話框中字段名稱的正確性單擊“創(chuàng)建“按鈕，完成關聯(lián)操作

編輯關系表與表之間的關系5.5